· Классическое преобразование; аналог выражения «(Shape)», которое проверяет, «законно» ли приведение типов в данной ситуации, и в случае неверного преобразования возбуждает исключение ClassCastException.
· Объект Class, представляющий тип вашего объекта. К объекту Class можно обращаться для получения полезной информации во время выполнения программы.
В языке C++ классическая форма типа «(Shape)» вообще не задействует RTTI. Она просто сообщает компилятору, что необходимо обращаться с объектом как с новым типом. В языке Java, который при приведении проверяет соответствие типов, такое преобразование часто называют «безопасным нисходящим приведением типов». Слово «нисходящее» используется в силу традиций, сложившихся в практике составления диаграмм наследования. Если приведение окружности Circle к фигуре Shape является восходящим, то приведение фигурыShape к окружности Circle является, соответственно, нисходящим. Поскольку компилятор знает, что Circle является частным случаем Shape, он позволяет использовать «восходящее» присваивание без явного преобразования типа. Тем не менее, получив некий объектShape, компилятор не может быть уверен в том, что он получил: то ли действительно Shape, то ли один из производных типов (Circle, Square или Triangle). На стадии компиляции он видит только Shape и поэтому не позволит использовать «нисходящее» присваивание без явного преобразования типа.
Существует и третья форма RTTI в Java — ключевое слово instanceof, которое проверяет, является ли объект экземпляром заданного типа. Результат возвращается в логическом (boolean) формате, поэтому вы просто «задаете» вопрос в следующей форме:
іf(х instanceof Dog) ((Dog)x).bark().
Команда if сначала проверяет, принадлежит ли объект к классу Dog, и только после этого выполняет приведение объекта к типу Dog. Настоятельно рекомендуется использовать ключевое слово instanceof перед проведением нисходящего преобразования, особенно при недостатке информации о точном типе объекта; иначе возникает опасность исключения ClassCastException. Обычно проводится поиск одного определенного типа (например, поиск треугольников среди прочих фигур), но с помощью ключевого слова instanceof легко можно идентифицировать все типы объекта. Предположим, что у нас есть иерархия классов для описания домашних животных Pet (и их владельцев — эта особенность пригодится нам в более позднем примере). Каждое существо (Individual) в этой иерархии обладает идентификатором id и необязательным именем.
//: typeinfo/pets/Individual.java
package typeinfo.pets;
public class Individual implements Comparable<Individual> {
private static long counter = 0;
private final long id = counter++;
private String name;
public Individual(String name) { this.name = name; }
// 'name' is optional:
public Individual() {}
public String toString() {
return getClass().getSimpleName() +
(name == null ? "" : " " + name);
}
public long id() { return id; }
public boolean equals(Object o) {
return o instanceof Individual &&
id == ((Individual)o).id;
}
public int hashCode() {
int result = 17;
if(name != null)
result = 37 * result + name.hashCode();
result = 37 * result + (int)id;
return result;
}
public int compareTo(Individual arg) {
// Compare by class name first:
String first = getClass().getSimpleName();
String argFirst = arg.getClass().getSimpleName();
int firstCompare = first.compareTo(argFirst);
if(firstCompare != 0)
return firstCompare;
if(name != null && arg.name != null) {
int secondCompare = name.compareTo(arg.name);
if(secondCompare != 0)
return secondCompare;
}
return (arg.id < id ? -1 : (arg.id == id ? 0 : 1));
}
}
В данный момент код Individual нас не интересует — достаточно знать, что объект можно создавать с именем или без, и у каждого объекта Individual имеется метод id(), возвращающий уникальный идентификатор. Также имеется метод toString(); если имя не указано,toString() выдает имя типа. Иерархия классов, производных от Individual:
//typeinfo/pets/Person.java
package typeinfo.pets;
public class Person extends Individual {
public Person(String name) { super(name); }
}
//typeinfo/pets/Pet.java
package typeinfo.pets;
public class Pet extends Individual {
public Pet(String name) { super(name); }
public Pet () { super(); }
}
//typeinfo/pets/Dog.java
package typeinfo.pets;
public class Dog extends Pet {
public Dog(String name) { super(name); }
public Dog() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Cat.java
package typeinfo.pets;
public class Cat extends Pet {
public Cat(String name) { super(name); }
public Cat() { super();}
}
//typeinfo/pets/Rodent.java
package typeinfo.pets;
public class Rodent extends Pet {
public Rodent(String name) { super(name); }
public Rodent() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Pug.java
package typeinfo.pets;
public class Pug extends Dog {
public Pug(String name) { super(name); }
public Pug() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Mutt.java
package typeinfo.pets;
public class Mutt extends Dog {
public Mutt(String name) { super(name); }
public Mutt() { super(); }
}
//typeinfo/pets/EgyptianMau.java
package typeinfo.pets;
public class EgyptianMau extends Cat {
public EgyptianMau(String name) { super(name); }
public EgyptianMau() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Manx.java
package typeinfo.pets;
public class Manx extends Cat {
public Manx(String name) { super(name); }
public Manx() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Cymric.java
package typeinfo.pets;
public class Cymric extends Manx {
public Cymric(String name) { super(name); }
public Cymric() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Rat.java
package typeinfo.pets;
public class Rat extends Rodent {
public Rat(String name) { super(name); }
public Rat() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Mouse.java
package typeinfo.pets;
public class Mouse extends Rodent {
public Mouse(String name) { super(name); }
public Mouse() { super(); }
}
//typeinfo/pets/Hamster.java
package typeinfo.pets;
public class Hamster extends Rodent {
public Hamster(String name) { super(name); }
public Hamster() { super(); }
}
Затем нам понадобятся средства для создания случайных типов Pet, а для удобства — массивов и списков (List) с элементами Pet. Чтобы этот инструментарий мог «пережить» несколько разных реализаций, мы определим его в виде абстрактного класса:
// typeinfo/pets/PetCreator java
// Создание случайных последовательностей Pet
package typeinfo.pets;
import java.util.*;
public abstract class PetCreator {
//инициализация генератора случайных чисел
private Random rand = new Random(47);
//абстрактный метод возвращает список возможных типов(классов) животных
public abstract List<Class<? extends Pet>> getTypes();
public Pet randomPet(){ // Создание одного случайного объекта Pet
// генерация случайного номера в диапазоне списка классов животных
int n = rand.nextInt(getTypes().size());
try {//создание нового объекта для класса с данным номером в списке классов
return getTypes().get(n).newInstance(); }
catch( InstantiationException e) {throw new RuntimeException(e); }
catch (IllegalAccessException e) {throw new RuntimeException(e);}
}
public Pet[] createArray(int size) {//создание массива случайных Pet
Pet[] result = new Pet[size];
for (int i=0; i < size; i++)
result[i] = randomPet();
return result;
}
public ArrayList<Pet> arrayList(int size) {// создание списка случайных Pet
ArrayList<Pet> result = new ArrayList<Pet>();
Collections.addAll(result, createArray(size));
return result;
}
}
Абстрактный метод getTypes() поручает производному классу получение списка объектов Class. В качестве типа класса указан «любой производный от Pet», поэтому newInstance() создает Pet без необходимости преобразования типа. Метод randomPet() осуществляет случайную выборку из List и использует полученные объекты Class для создания нового экземпляра данного класса вызовом Class.newInstance(). Метод createArray() использует randomPet() для заполнения массива, a arrayList(), в свою очередь, использует createArray(). При вызове newInstance() возможны два вида исключений, обрабатываемые в секциях catch за блоком try. Имена исключений достаточно хорошо объясняют суть проблемы (IllegalAccessException — нарушение механизма безопасности Java, в данном случае если конструктор по умолчанию объявлен private). Определяя субкласс PetCreator, достаточно предоставить список типов Pet, которые должны создаваться с использованием randomPet() и других методов. Метод getTypes() возвращает ссылку на статический объект List. Реализация с использованием forName() выглядит так:
// статический блок ОДНОКРТАНО загружающий список при инициализации данного класса
static { loader(); }
@Override
public List<Class<? extends Pet>> getTypes(){return types;}
}
Метод loader() создает список List объектов Class с использованием метода Class.forName(). При этом может произойти исключение ClassNotFoundException, что вполне понятно — ведь ему передается строка, содержимое которой невозможно проверить на стадии компиляции. При ссылке на эти классы необходимо указывать имя пакета, которому они принадлежат (typeinfo). Для получения типизованного списка объектов Class требуется преобразование типа, что приводит к выдаче предупреждения на стадии компиляции. Методloader() определяется отдельно и размещается в секции статической инициализации, потому что директива @SuppressWarnings не может располагаться прямо в секции статической инициализации. Для подсчета объектов Pet нам понадобится механизм подсчета их разных видов. Для этой цели идеально подойдет карта (Мар), в которой ключами являются имена типов Pet, а значениями — переменные Integer с количеством Pet. Например, это позволит получать ответы на вопросы типа «сколько существует объектов Hamster?». При подсчетеPet будет использоваться ключевое слово instanceof:
//typeinfo/PetCount.java
// Использование instanceof
package typeinfo;
import typeinfo.pets.*;
import java.util.*;
import static net.mindview.util.Print.*;
public class PetCount {
static class PetCounter extends HashMap<String,Integer> {
public void count(String type) {
Integer quantity = get(type);
if(quantity == null)
put(type, 1);
Else
put(type, quantity +1);
}
}
public static void countPets(PetCreator creator) {
PetCounter counter= new PetCounter();
for(Pet pet : creator.createArray(20)) { // Подсчет всех объектов Pet:
</spoiler> В countPets массив случайным образом заполняется объектами Pet с использованием PetCreator. Затем каждый объект Pet в массиве тестируется и подсчитывается при помощи instanceof. У ключевого слова instanceof имеется одно серьезное ограничение: объект можно сравнивать только с именованным типом, но не с объектом Class. Возможно, вам показалось, что в предыдущем примере перебор всех выражений instanceof выглядит неудобно и громоздко, и вы правы. Тем не менее автоматизировать этот процесс невозможно — создать из объектов Class список ArrayList и сравнивать объекты по очереди с каждым его элементом не получится (к счастью, существует альтернативное решение, но это попозже). Впрочем, особенно горевать по этому поводу не стоит — если вам приходится записывать множество проверок instanceof, скорее всего, изъян кроется в архитектуре программы.
